基于大数据的北京市雾霾形成机理与综合治理对策研究.docx

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基于大数据的北京市雾霾形成机理与综合治理对策研究

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一引言

自改革开放以来，中国经济迅猛发展，人民生活水平节节升高。然而，由于中国存在粗放型的经济发展方式，在取得发展的同时也带来了一系列环境污染问题。作为中国首都的北京，环境状况堪忧，尤其是大气状况。[1]2013年，中国爆发了52年来最严重的雾霾，其中北京在2013年1月份仅有4天空气优良，全年仅有176个优良天气，仅占48%。2013年9月，国务院发布了《大气污染防治行动计划》，北京发布了《2013年至2017年清洁空气行动计划重点任务分解》，10月份又出台了《空气重污染应急预案》等，采取行动治理雾霾。在相关部门的大力治理下，2014年北京的PM2.5浓度下降了4%，虽比2013年形式有所好转，但仍不容乐观，全年优良天气为172天，占47%。到2015年，PM2.5年均浓度为每立方米80.6微克，未达到国家标准；全年空气质量达标天数为186天，占51%；PM2.5月均浓度11～12月猛增，第四季度PM2.5平均浓度比2014年同期平均浓度还上升了27.5%。2016年北京共发生重污染39天，除了有1天为臭氧重污染，其余38个重污染天全部为PM2.5重污染。2016年北京PM2.5年均浓度为73微克/立方米，较2015年下降了9.9%，但仍超过国家标准（35微克/立方米）109%。虽然北京市环保局持续加大力度治理雾霾，空气质量有所改善，但北京空气污染问题依旧十分严重，北京雾霾治理必将是一条艰辛而长远的道路。

雾霾是指大气中的固体或液体悬浮颗粒、烟雾以及蒸汽导致的能见度低于10公里的一种天气现象[2]；霾也称灰霾，是指大量气溶胶颗粒（极细干性尘粒、烟粒、盐粒等）悬浮在空气中，使空气变得浑浊，水平能见度低于10公里的现象。[3]雾霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物这3项组成，它们与雾气结合在一起，让天空瞬间变得阴沉灰暗，形成人们常说的“雾霾天”。PM是颗粒物的英文缩写，PM2.5是指直径小于等于2.5微米的细颗粒物，它被认为是引起雾霾天气的“元凶”。[4]因此，本文将以PM2.5浓度的标准来描述雾霾的严重程度。

北京作为中国的首都，是中国第二大城市，拥有2152万人口，占地面积为1.64万平方公里，城市道路总长为4125.8公里，机动车保有量为559.1万辆，GDP年增长率稳定在7%～8%（数据截至2014年底）。庞大的人口和经济的快速发展带来的是对能源等消费的增加，机动车数量上升导致尾气排放量增加，城市规模不断扩大、建筑高度不断增加阻碍了空气流动，从而加重了北京的雾霾现象。[5]严重的雾霾对城市大气环境、居民健康、交通安全以及农业生产等带来了巨大的影响。曹彩虹、韩立岩利用暴露—反应函数估计了雾霾对人体健康的影响成本，发现北京雾霾污染给居民带来的健康总成本的增长率远远大于同期GDP增长率，且雾霾的健康总成本仍在增加。[6]孙亮通过研究发现，雾霾会加剧酸雨的形成，从而对农作物带来严重危害，导致农业减产。[7]刘鸿志认为，雾霾会影响人的情绪，同时可能导致政府公信力下降，工农业、养殖业、旅游业发展受阻等。[8]

城市雾霾不仅会影响能见度和公众的健康，甚至会影响到全球气候，如不进行有效治理，将会导致难以想象的后果。治理雾霾首先要弄清楚雾霾最根本的来源，其主要影响因素有哪些，之后才可有针对性地去实行治理措施。本文将从北京各行政区域的角度，对北京雾霾的影响因素进行分析，并根据结论对防治北京雾霾提出合理可行的有效建议。

国内外学者对雾霾的形成机理、影响因素等的研究，根据研究内容大致可以分为两类。

一类是从气象条件和地理位置的角度分析雾霾的影响因素。

曹伟华、李青春对北京地区的时空特征进行分析，选取北京一次典型的持续性雾霾天气作为研究个例，从雾霾的形成条件和气象条件两个方面对北京地区持续性雾霾的影响因素进行了详细的分析，最终从气流的流通性和北京各个地区的地理位置出发，发现北京中心城区是雾霾高发区。[9]马小会等通过分析北京地区雾霾天气的气候背景，结合北京的地形特点对北京2013年1月的持续雾霾天气进行了研究，得出气象条件和地理位置对北京雾霾的形成具有重要影响的结论。[10]吴俊使用环境库茨涅兹曲线，对北京市经济增长与空气污染水平的关系进行了研究，得出北京周边地区逐年增加二氧化硫等排放量是造成北京雾霾的原因之一的结论。[11]陈朝利用主成分分析理论和无量纲还原技术的方法，基于气象综合指数，对武汉市的PM2.5浓度的变化与风速、湿度等气象条件的关系进行了研究，得出在相同条件下，降雨越大，PM2.5浓度越低的结论。[12]鲁楠等将环保与模型结合起来，研究风速风向和云量等气候环境对空气质量的影响，并建立高斯